(57)【要約】    【課題】  オゾン濃度センサの暖機完了判定を適切に行い、暖機完了判定に要する時間を短縮することができるオゾン濃度検出装置を提供する。    【解決手段】  オゾン濃度センサの暖機を行うときは、三方弁１６により通路１８と、通路１４とを連通させ、ガス貯蔵部１７から、オゾンを含まない空気を収容ケース１２内に供給する。その後、暖機完了判定処理を実行し、オゾン濃度センサ出力ＶＯＺの変化量ＤＯＺＯＮＡＤが所定変化量ＶＢより小さくなったとき、暖機完了と判定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを有し、オゾン濃度を検出するオゾン濃度センサと、
前記オゾン濃度センサを収容する収容部材と、
前記収容部材内のオゾン濃度を低下させる濃度低下手段と、
該濃度低下手段によりオゾン濃度を低下させた状態において、前記オゾン濃度センサの出力変動に基づいて、前記オゾン濃度センサの暖機状態を判定する暖機状態判定手段とを備えることを特徴とするオゾン濃度検出装置。
【請求項２】
前記濃度低下手段は、前記収容部材を密閉することにより、オゾン濃度を低下させることを特徴とする請求項１に記載のオゾン濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度センサを有するオゾン濃度検出装置に関し、特にヒータを有するオゾン濃度センサの暖機状態を判定する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒータを有するオゾン濃度センサが示されている。このオゾン濃度センサでは、ヒータにより検出素子温度を所定温度に制御しつつ、オゾン濃度の検出が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９６２０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記オゾン濃度センサは、ヒータにより検出素子を加熱し、検出素子温度が所定温度に安定すると、濃度検出が可能となる。すなわち、センサを動作可能とするためには、ヒータによる暖機が必要とされる。暖機完了の判定手法としては、センサ出力の変化量が減少し、安定した状態となったときに暖機完了と判定するものが考えられる。しかし、この判定手法を採用した場合、以下のような課題があった。
すなわち、オゾン濃度の変化に対する、オゾン濃度センサ出力の応答遅れが存在するため、オゾンが存在する環境下では、オゾン濃度センサ出力が安定するまでの時間が長くなり、暖機完了の判定が遅れる。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、オゾン濃度センサの暖機完了判定を適切に行い、暖機完了判定に要する時間を短縮することができるオゾン濃度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ヒータを有し、オゾン濃度を検出するオゾン濃度センサと、前記オゾン濃度センサを収容する収容部材と、前記収容部材内のオゾン濃度を低下させる濃度低下手段と、該濃度低下手段によりオゾン濃度を低下させた状態において、前記オゾン濃度センサの出力変動に基づいて、前記オゾン濃度センサの暖機状態を判定する暖機状態判定手段とを備えることを特徴とするオゾン濃度検出装置を提供する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオゾン濃度検出装置において、前記濃度低下手段は、前記収容部材を密閉することにより、オゾン濃度を低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、収容部材内のオゾン濃度を低下させた状態で、オゾン濃度センサの出力変動に基づいて、前記オゾン濃度センサの暖機状態が判定される。オゾン濃度が低いので、オゾン濃度センサの応答遅れ時間を考慮せずに暖機状態を判定することができ、暖機完了判定に要する時間を短縮することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、収容部材を密閉することにより、オゾン濃度が低下される。オゾンは、閉空間内では時間経過とともに分解する性質を有するので、オゾン濃度センサを収容する収容部材を密閉することにより、オゾン濃度を低下させることができる。したがって、オゾンを含まないガスを生成または保持する特別の手段を用いることなく、オゾン濃度を容易に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかるオゾン濃度検出装置を含むオゾン浄化装置の構成を示す図である。この装置は、オゾン浄化触媒を車両のラジエータ１の表面に担持させるとともに、空気中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度センサを含むオゾン濃度検出部２，３と、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ５と、これらのセンサの出力に基づいてオゾン浄化触媒の劣化を検出する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４とを備えて構成されている。
【００１１】
ＥＣＵ４は、当該車両を駆動する内燃機関（以下「エンジン」という）６の燃料供給制御及び点火時期制御を行う。ＥＣＵ４には、イグニッションスイッチ７が接続されており、イグニッションスイッチ７がオンされると、エンジン６を作動させ、イグニッションスイッチ７がオフされるとエンジン６を停止させる。
【００１２】
オゾン浄化触媒としては、例えば特開平５−３１７７１７号公報に示されるように、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ3）及び酸化マンガン（ＭｎＯｘ）を主成分とするものを用いる。
ラジエータ１は、当該車両のエンジン（図示せず）を冷却するエンジン冷却水の温度を低下させるために設けられた放熱装置である。
【００１３】
車両の走行により発生する空気流は、図に矢印Ａで示すように流れる。この空気流の、ラジエータ１の上流側に上流側オゾン濃度検出部２が配置され、下流側に下流側オゾン濃度検出部３が配置されている。上流側オゾン濃度検出部２により、オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度が検出され、下流側オゾン濃度検出部３により、オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度が検出される。
【００１４】
上流側オゾン濃度検出部２により検出される上流側オゾン濃度ＣＴＯ３Ｕ、下流側オゾン濃度検出部３により検出される下流側オゾン濃度ＣＴＯ３Ｌとを比較することにより、オゾン浄化触媒の劣化を検出する。より具体的には、例えば浄化率ＲＰ＝１−ＣＴＯ３Ｌ／ＣＴＯ３Ｕと定義し、初期状態（新品の状態）における浄化率ＲＰ０に対して例えば５０％以下となったとき（ＲＰ≦ＲＰ０×０．５となったとき）、オゾン浄化触媒が劣化したと判定する。そしてその結果をランプを点灯させることなどにより運転者に知らせる。
【００１５】
あるいは、劣化度合ＲＤ＝ＲＰ／ＲＰ０と定義し、この劣化度合そのものを表示するようにしてもよい。
オゾン浄化率ＲＰは、車速ＶＰ（空気流速）により変化する。具体的には、車速ＶＰが高くなるほど浄化率ＲＰは低下するので、劣化判定用閾値を、車速ＶＰが高くなるほど小さくなるように設定することが望ましい。
【００１６】
図２は、上流側オゾン濃度検出部２の構成を示す図である。なお、下流側オゾン濃度検出部３も同様に構成されている。
図２に示すように、オゾン濃度検出部２は、オゾン濃度を検出するオゾン濃度センサ１１と、オゾン濃度センサ１１を収容する収容ケース１２と、収容ケース１２に空気を導入する第１吸気側流路１３及び第２吸気側流路１４と、収容ケース１２から空気を排出する排気側流路１５と、第１及び第２の吸気側流路１３，１４の間に設けられた三方弁１６と、オゾンを含まないガス（例えば空気）を貯蔵するガス貯蔵部１７と、ガス貯蔵部１７と三方弁１６とを接続する通路１８とを備えている。
【００１７】
オゾン濃度センサ１１としては、例えば上記特許文献１に示されるように、インジウム（Ｉｎ）及び酸素（Ｏ）との化合物と、すず（Ｓｎ）及び酸素（Ｏ）の化合物とを主体とする材料で形成されたガス感応体を有し、そのガス感応体をヒータにより加熱可能に構成されたものを用いる。
【００１８】
三方弁１６は、ＥＣＵ４により駆動される電磁弁であり、ＥＣＵ４により、第１の状態と第２の状態に切換制御される。三方弁１６は、第１の状態のときは、第１吸気側流路１３と、第２吸気側流路１４とを連通させ、第２の状態のときは、通路１８と、第２吸気側流路１４とを連通させる。ＥＣＵ４は、オゾン濃度センサ１１の暖機を行うときに、三方弁１６を第２の状態に制御し、それ以外のときは、第１の状態に制御する。オゾン濃度の検出は、エンジン６が作動している車両走行中に行われるので、イグニッションスイッチ７がオフされているときは、オゾン濃度センサ１１は電源オフ（非作動状態）とされ、イグニッションスイッチ７がオンされると、オゾン濃度センサ１１に電源が供給され、暖機が行われる。
【００１９】
三方弁１６が第１の状態にあるときは、空気が第１吸気側流路１３の入口１３ａから流入し、第２吸気側流路１４を経て収容ケース１２に達し、排気側流路１５を介して排出される。
三方弁１６が第２の状態にあるときは、ガス貯蔵部１７からオゾンを含まないガスが第２吸気側流路１４を介して収容ケース１２に供給される。
【００２０】
図３は、オゾン濃度センサ１１の電源投入直後におけるセンサ出力ＶＯＺの推移を示すタイムチャートである。実線は、センサ近傍にオゾンが存在しない場合の特性を示し、破線はオゾンが存在する場合の特性を示す。時刻ｔ０に電源をオンすると、時刻ｔ１には暖機が完了するので、オゾンが存在しない場合には、センサ出力ＶＯＺは、時刻ｔ１以後は安定した状態となる。オゾンが存在する場合には、センサ出力ＶＯＺがそのオゾン濃度に対応する出力電圧Ｖａに達するまで、安定状態とならない。したがって、オゾンが存在する環境で暖機完了判定を行うと、暖機完了と判定する時期が遅れる。本実施形態では、オゾン濃度センサ１１の暖機中は、ガス貯蔵部１７からオゾンを含まないガスが収容ケース１２に供給されるので、図３に実線で示すようにセンサ出力ＶＯＺが変化し、センサ出力ＶＯＺの単位時間当たりの変化量を監視することにより、暖機完了を迅速に判定することができる。
【００２１】
図４は、暖機完了を判定する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４において所定時間（例えば１秒）毎に実行される。
ステップＳ１１では、実行フラグＦＭＣＮＤＥＸが「１」であるか否かを判別する。実行フラグＦＭＣＮＤＥＸは、イグニッションスイッチ７がオンされると「１」に設定される。イグニッションスイッチ７がオフされているときは、ステップＳ１２に進み、ダウンカウントタイマＴＭＣＮＤＥＸを所定時間ＴＡ（例えば１０分）に設定してスタートさせる。
【００２２】
イグニッションスイッチ７がオンされ、実行フラグＦＭＣＮＤＥＸが「１」に設定されると、ステップＳ１１からステップＳ１３に進み、ステップＳ１２でスタートしたタイマＴＭＣＮＤＥＸの値が「０」より大きいか否かを判別する。最初はこの答は肯定（ＹＥＳ）となるので、センサ出力の前回値ＯＺＯＮＡＤ［１］を今回値ＯＺＯＮＡＤ［０］に設定し（ステップＳ１４）、次いで今回値ＯＺＯＮＡＤ［０］を、その時点のセンサ出力ＶＯＺに設定する（ステップＳ１５）。
【００２３】
ステップＳ１６では、今回値ＯＺＯＮＡＤ［０］から前回値ＯＺＯＮＡＤ［１］を減算することにより、変化量ＤＯＺＯＮＡＤを算出し、次いでこの変化量ＤＯＺＯＮＡＤの絶対値が所定変化量ＶＢより小さいか否かを判別する（ステップＳ１７）。この答が否定（ＮＯ）である間は直ちに本処理を終了し、絶対値｜ＤＯＺＯＮＡＤ｜が所定変化量ＶＢより小さくなると、暖機完了と判定し（ステップＳ１８）、実行フラグＦＭＣＮＤＥＸを「０」に設定する（ステップＳ２０）。これにより、暖機判定処理が終了する。
【００２４】
ステップＳ１７の答が肯定（ＹＥＳ）となる前に、タイマＴＭＣＮＤＥＸの値が「０」となると、暖機不良と判定し、警告ランプ（図示せず）を点灯させる（ステップＳ１９）。
以上のように本実施形態では、オゾン濃度センサ１１の近傍のオゾン濃度を低下させて、暖機完了判定を行うようにしたので、オゾンの影響を受けずに迅速に判定することができる。
【００２５】
なお、オゾン濃度センサの中には、暖機中のセンサ出力ＶＯＺが、図５に示すように推移するものがある。このようなセンサでは、センサ出力ＶＯＺの変化量ＤＯＺＯＮＡＤが一旦ほぼ「０」となり（時刻ｔ１１）、その後減少して安定状態に移行する（時刻ｔ１２）。このような特性を有するセンサの暖機完了判定処理は、図６〜８に示す処理により行うことが望ましい。図６は、メインルーチンのフローチャートであり、図７及び図８は、図６のメインルーチンで実行される第１サブルーチン及び第２サブルーチンのフローチャートである。図６の処理は、ＥＣＵ４で所定時間毎（例えば１秒）に実行される。
【００２６】
ステップＳ３１では、図７に示す第１サブルーチンが実行され、ステップＳ３２では、図８に示す第２サブルーチンが実行される。
【００２７】
図７のステップＳ４１では、実行フラグＦＭＣＮＤＥＸが「１」であるか否かを判別する。実行フラグＦＭＣＮＤＥＸが「０」であるときは、ステップＳ４２に進み、ダウンカウントタイマＴＭＣＮＤＥＸを所定時間ＴＡにセットしてスタートさせる。
【００２８】
実行フラグＦＭＣＮＤＥＸが「１」に設定されると、ステップＳ４１からステップＳ４３に進み、仮完了フラグＦＫＯＫＥＸが「１」であるか否かを判別する。仮完了フラグＦＫＯＫＥＸは、仮の暖機完了判定がなされると、ステップＳ４８で「１」に設定される。最初はＦＫＯＫＥＸ＝０であるので、ステップＳ４２でスタートしたタイマＴＭＣＮＤＥＸの値が「０」より大きいか否かを判別する（ステップＳ４４）。最初はこの答は肯定（ＹＥＳ）であるので、ステップＳ４５〜Ｓ４８を実行する。ステップＳ４５〜Ｓ４８では、図４のステップＳ１４〜Ｓ１７と同一の処理を行う。変化量ＤＯＺＯＮＡＤの絶対値が、所定変化量ＶＢ以上であるときは、直ちに本処理を終了する。
【００２９】
変化量ＤＯＺＯＮＡＤの絶対値が、所定変化量ＶＢを下回ると、仮完了フラグＦＫＯＫＥＸを「１」に設定し（ステップＳ４９）、その時点の今回値ＯＺＯＮＡＤ［０］を、仮完了判定値ＯＺＯＮＡＤＫＯＫとして記憶する（ステップＳ５０）。仮完了フラグＦＫＯＫＥＸが「１」に設定された後は、ステップＳ４３から直ちに本処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ４８の答が肯定（ＹＥＳ）となる前に、ステップＳ４４でタイマＴＭＣＮＤＥＸの値が「０」となると、暖機不良と判定し、警告ランプを点灯する（ステップＳ５１）。次いで実行フラグＦＭＣＮＤＥＸ及び仮完了フラグＦＫＯＫＥＸをともに「０」に設定する（ステップＳ５２）。
【００３１】
図８のステップＳ６１では、仮完了フラグＦＫＯＫＥＸが「１」であるか否かを判別する。最初は、ＦＫＯＫＥＸ＝０であるので、ダウンカウントタイマＴＭＯＫＥＸを所定時間ＴＣ（例えば、１分）にセットしてスタートさせる。
【００３２】
図７の処理で仮完了フラグＦＫＯＫＥＸが「１」に設定されると、ステップＳ６１からステップＳ６３に進み、ステップＳ６２でスタートしたタイマＴＭＯＫＥＸの値が「０」より大きいか否かを判別する。最初はこの答は肯定（ＹＥＳ）となるので、その時点のセンサ出力ＶＯＺを、記憶値ＯＺＯＮＡＤＺとして記憶する（ステップＳ６４）。
【００３３】
タイマＴＭＯＫＥＸの値が「０」となると、ステップＳ６３からステップＳ６５に進み、図７のステップＳ５０で記憶した仮完了判定値ＯＺＯＮＡＤＫＯＫと、ステップＳ６４で記憶した記憶値ＯＺＯＮＡＤＺとの差の絶対値が、所定変化量ＶＢより小さいか否かを判別する（ステップＳ６５）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、仮完了判定値ＯＺＯＮＡＤＫＯＫと、仮完了判定時点から所定時間ＴＣ経過後のセンサ出力ＯＺＯＮＡＤＺとの差が小さい、すなわちセンサ出力ＶＯＺが安定していることを示すので、暖機完了と判定し（ステップＳ６６）、実行フラグＦＭＣＮＤＥＸを「０」に設定する（ステップＳ６７）。
【００３４】
ステップＳ６５の答が否定（ＮＯ）であって、仮完了判定値ＯＺＯＮＡＤＫＯＫと、記憶値ＯＺＯＮＡＤＺとの差が大きいときは、仮完了判定後のセンサ出力ＶＯＺの変化が大きいことを示すので、仮完了フラグＦＫＯＫＥＸを「０」に戻す（ステップＳ６８）。これにより、図７のステップＳ４３の答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ４５〜Ｓ４８が再度実行され、変化量ＤＯＺＯＮＡＤの絶対値が所定変化量ＶＢより小さくなると、仮完了フラグＦＫＯＫＥＸが再度「１」に設定される。したがって、図８のステップＳ６３〜６５が実行されて、センサ出力ＶＯＺの変化量が小さければ暖機完了と判定される。
【００３５】
図６〜図８に示した処理によれば、オゾン濃度センサが、図５に示すような暖機特性を有する場合でも、暖機完了を正確に判定することができる。
本実施形態では、収容ケース１２が収容部材に相当し、ガス貯蔵部１７，通路１８及び三方弁１６が、濃度低下手段を構成する。またＥＣＵ４が暖機状態判定手段を構成し、具体的には、図３の処理または図６（図７及び図８）の処理が、暖機状態判定手段に相当する。
【００３６】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態にかかるオゾン濃度検出部２（及び３）の構成を示す図である。本実施形態では、三方弁１６に代えて開閉弁１９が、第１吸気側流路１３と、第２吸気側流路１４との間に設けられている。さらに排気側流路１５にも、開閉弁２０が設けられている。開閉弁１９及び２０は、それぞれ吸気側流路及び排気側流路を開閉する電磁弁であり、ＥＣＵ４に接続されている。図９に示すオゾン濃度検出部の構成以外は、第１の実施形態と同一である。
【００３７】
ＥＣＵ４は、イグニッションスイッチ７がオンされると、先ず開閉弁１９及び２０をともに閉弁し、所定待機時間ＴＷＡＩＴ（例えば１０分）待機する。その後、図３または図６に示す暖機完了判定処理を実行し、暖機完了と判定されると、開閉弁１９及び２０を開弁する。
【００３８】
開閉弁１９及び２０を閉弁した状態では、閉弁直後に収容ケース１２内にオゾンが存在したとしても、図１０に示すように、時間経過とともにオゾン濃度は低下する。開閉弁１９及び２０を閉じることにより画成される閉空間の容積が、例えば５ｃｍ3程度であるとすると、オゾン濃度は、１０分程度でほぼ「０」となる。したがって、本実施形態においては、ガス貯蔵部や三方弁を用いることなく収容ケース１２内のオゾン濃度を容易に低下させることができる。その結果、オゾン濃度センサ１１の暖機完了判定は、オゾンが存在しない環境下で行われ、迅速に判定を行うことができる。
【００３９】
なお、閉空間内でオゾンが分解するのに要する時間は、封入されたガスの組成、収容ケース１２等の壁の材質、閉空間に容積と壁面積の比率、温度などによって変化するので、所定待機時間ＴＷＡＩＴは、予め実験により、オゾン濃度が十分に低下する時間に設定することが望ましい。
【００４０】
本実施形態では、開閉弁１９及び２０、第２吸気側流路１４、排気側流路１５の一部（開閉弁２０の上流側）、収容ケース１２、並びにＥＣＵ４が、濃度低下手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるオゾン濃度検出装置を含むオゾン浄化装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すオゾン濃度検出部の構成を示す図である。
【図３】オゾン濃度センサの暖機中におけるセンサ出力（ＶＯＺ）の変化特性を示すタイムチャートである。
【図４】オゾン濃度センサの暖機完了判定を行う処理のフローチャートである。
【図５】図３に示す暖機中の出力変化特性と異なる出力変化特性を示すタイムチャートである。
【図６】オゾン濃度センサの暖機完了判定を行う処理のフローチャートである。
【図７】図６の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図８】図６の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかるオゾン濃度検出部の構成を示す図である。
【図１０】閉空間内におけるオゾン濃度の減少を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１１  オゾン濃度センサ
１２  収容ケース（収容部材）
１３  第１吸気側流路
１４  第２吸気側流路
１５  排気側流路
１６  三方弁（濃度低下手段）
１７  ガス貯蔵部（濃度低下手段）
１８  通路（濃度低下手段）
１９，２０  開閉弁（濃度低下手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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